CN105566693A - 轨道车辆橡胶减震用胶料组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减震橡胶，特别涉及一种轨道车辆橡胶减震用胶料组合物及其制备方法，所述的胶料组合物包括有按重量份计的如下组分：天然橡胶50-100份；顺式丁二烯橡胶10-50份；丁二烯苯乙烯橡胶10-50份；炭黑30-100份；液体乙丙橡胶20-45份；纳米填料Kaolin？RC-15？50-150份；防老剂6-10份；活性剂4-14份；硫黄1-6份；促进剂1.5-4份。本发明通过提高轨道车辆用橡胶减振产品胶料的耐疲劳性能和耐老化性能，最终大大提高了轨道车辆用橡胶减振产品的使用寿命。

Description

轨道车辆橡胶减震用胶料组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及减震橡胶，特别涉及一种轨道车辆橡胶减震用胶料组合物及其制备方法。
背景技术
随着中国铁路的第六次大提速，中国动车进入了高速发展时期。动车组运输的安全、快速、便捷、舒适等特点，受到了广大乘客的普遍欢迎。为了保证车辆运行的安全性、稳定性与舒适性，在高速动车车辆设计和制造过程中，国内外的高速列车在转向架等位置大量使用起柔性连接作用的橡胶减振弹性元件，橡胶减振产品成为了高速动车必不可少的关键零部件。
与原有的钢簧减振产品相比，橡胶减振产品最大的困扰是使用寿命短。由于橡胶减振产品在使用过程中一直处于交变作用力下，而产生周期性的形变，导致橡胶减振产品存在生热、疲劳破坏和老化等问题，最终导致橡胶减振产品使用寿命缩短。针对该问题，现有技术做了很多的改进和研究，如从减振产品结构上进行改进；从橡胶减振产品的硫化模具上进行改进。虽然这些改进，在一定程度上提高了橡胶减振产品的使用寿命，但是改善程度有限，不能大幅提高橡胶减振产品的使用寿命。
也有通过在配方进行的改进，如专利号为201310251812.9的专利申请，公开了一种减震用丁苯橡胶配方，在配方中加入了乙烯-丙烯共聚物(分子量分在10000-20000之间)。其加入的乙烯-丙烯共聚物分子量较大且加入量较少，在胶料中不能形成连续相，导致其耐老化性能不能有较大幅度提高。
发明内容
本发明针对现在技术的不足，提供一种轨道车辆橡胶减震用胶料组合物及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，包括有按重量份计的如下组分：天然橡胶50-100份；顺式丁二烯橡胶10-50份；丁二烯苯乙烯橡胶10-50份；炭黑30-100份；液体乙丙橡胶20-45份；纳米填料KaolinRC-1550-150份；防老剂6-10份；活性剂4-14份；硫黄1-6份；促进剂1.5-4份。
优选的，所述的液体乙丙橡胶的平均分子量是7000。
优选的，所述的液体乙丙橡胶中第三单体含量为10.5％，100℃粘度为177000cps。
优选的，所述的防老剂为防老剂RD和防老剂BLE的混合物，按照重量分数比2比1混合而成。
优选的，所述的促进剂为促进剂TMTD和促进剂NOBS的混合物，按照重量分数比1比2混合而成。
优选的，所述的炭黑为炭黑N550和炭黑N774的混合物，按照重量分数比1比1.5混合而成。
优选的，所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，按照重量分数比5比2混合而成。
优选的，所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物由如下组分按重量份计组成：天然橡胶80份；顺式丁二烯橡胶10份；丁二烯苯乙烯橡胶10份；炭黑N55030份；炭黑N774045份；液体乙丙橡胶35份；纳米填料KaolinRC-15120份；防老剂RD5份；防老剂BLE2.5份；氧化锌5份；硬脂酸2份；硫黄4.5份；促进剂TMTD0.8份；促进剂NOBS1.6份。
本发明的另一个目的在于公开一种制备轨道车辆橡胶减震用胶料组合物的方法，包括如下步骤：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将天然橡胶、顺式丁二烯橡胶和丁二烯苯乙烯橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤5：纳米填料KaolinRC-15和液体乙丙橡胶投入密炼机中，混炼2-3.5分钟；
步骤6：当胶料温度升至135℃排胶；
步骤7：在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
纳米填料KaolinRC-15是由上海铠立化工有限公司生产的一种半人工合成的纳米级填料，是天然原矿经粉碎、研磨、化学分解、活化处理、晶体合成、烘干、分级、除杂等工艺精制而成的一种片状硅酸盐补强填料，其物性指标如表1。
表1纳米填料KaolinRC-15物性指标
项目 单位 数值
白度 - 82
pH值 - 5.5
水分，最大 ％ 1.0
比重 g/cm3 2.5
325目筛余量，最大 ％ 0.2
比表面积BET m2/g 30
粒度(小于0.2um含量)，最小 ％ 60.7
片层平均直径R nm 150
片层平均厚度H nm 20
纳米填料KaolinRC-15的特殊片层结构和比表面积给胶料提供了优良的耐疲劳性能和耐老化性能。
液体乙丙橡胶是低分子量的乙烯-丙烯共聚物(平均分子量是7000，第三单体含量为10.5％，100℃粘度为177000cps)，其粘度低可以用作橡胶增塑剂，除了能够降低胶料粘度还能提高胶料的老化性能。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种轨道车辆用橡胶减振产品胶料，通过提高轨道车辆用橡胶减振产品胶料的耐疲劳性能和耐老化性能，最终大大提高了轨道车辆用橡胶减振产品的使用寿命。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
纳米填料KaolinRC-15购于上海铠立化工有限公司，商品名称为纳米矽丽粉R15，批次号：8366)
实施例1：
一种轨道车辆用橡胶减振产品胶料，其组成及质量配比为：天然橡胶80份；顺式丁二烯橡胶10份；丁二烯苯乙烯橡胶10份；炭黑N55030份；炭黑N774045份；液体乙丙橡胶35份；纳米填料KaolinRC-15120份；防老剂RD5份；防老剂BLE2.5份；氧化锌5份；硬脂酸2份；硫黄4.5份；促进剂TMTD0.8份；促进剂NOBS1.6份。
传统轨道车辆用橡胶减振产品胶料，其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶100份；炭黑N77420-70份；炭黑N55020-60份；芳烃油5-15份；防老剂RD6-10份；防老剂BLE3-5份；氧化锌3-10份；硬脂酸1-5份；硫黄1-10份；促进剂TMTD0.5-3份；促进剂NOBS1-4.5份。
其制备工艺步骤如下：
(1)将密炼机温度升至60-70℃；
(2)将天然橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
(3)将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
(4)将炭黑、纳米填料KaolinRC-15和液体乙丙橡胶投入密炼机中，混炼2-3.5分钟；
(5)当胶料温度升至135℃排胶；
(6)在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
本发明橡胶材料与传统橡胶材料基本性能对比如表2所示。
表2胶料基本性能对比
从表2中数据可以看出，本发明胶料在不降低其它性能的基础上明显的提高了胶料耐老化性能(臭氧老化和热空气老化性能)、疲劳性能，并降低了压缩生热。
轨道车辆用油压减振器节点用于油压减振器与车端链接，此部位振动频率高，橡胶节点生热大，要求疲劳寿命长。因此选用疲劳寿命要求苛刻的油压减振器节点验证本发明胶料和传统胶料使用疲劳寿命。油压减振器疲劳性能如表3所示。
表3油压减振器节点疲劳性能
从表3油压减振器疲劳对比试验中可以看出，本发明胶料生产的油压减振器疲劳性能和使用寿命明显好于传统胶料生产的油压减振器。
实施例2：
一种轨道车辆用橡胶减振产品胶料，所述的胶料其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶50份；顺式丁二烯橡胶40份；丁二烯苯乙烯橡胶10份；炭黑N55040份；炭黑N77460份；液体乙丙橡胶45份；纳米填料KaolinRC-15150份；防老剂RD6份；防老剂BLE3份；氧化锌10份；硬脂酸4份；硫黄6份；促进剂TMTD0.5份；促进剂NOBS1份。
传统轨道车辆用橡胶减振产品胶料，其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶50份；顺式丁二烯橡胶50份；炭黑N77420-70份；炭黑N55050-80份；芳烃油5-15份；防老剂RD6-10份；防老剂BLE3-5份；氧化锌3-10份；硬脂酸1-5份；硫黄1-10份；促进剂TMTD0.5-3份；促进剂NOBS1-4.5份。
制备方法如实施例1所述
橡胶材料基本性能指标如表4所示。
表4胶料基本性能指标
从表4中数据可以看出，本发明胶料在不降低其它性能的基础上明显的提高了胶料耐老化性能(臭氧老化和热空气老化性能)、疲劳性能，并降低了压缩生热。
轨道车辆用JC弹性旁承用于货车转向架，是货车减振的主要部件。JC弹性旁承承载力大，生热高，更换寿命长。因此选用承载力和使用寿命要求苛刻的JC弹性旁承验证本发明胶料和传统胶料使用疲劳寿命。JC弹性旁承疲劳性能如表5所示。
表5JC弹性旁承疲劳性能
从表5JC弹性旁承疲劳对比试验中可以看出，本发明胶料生产的JC弹性旁承疲劳性能和使用寿命明显好于传统胶料生产的JC弹性旁承。
实施例3：
天然橡胶50份；顺式丁二烯橡胶10份；丁二烯苯乙烯橡胶40份；炭黑N55015份；炭黑N77422.5份；液体乙丙橡胶20份；纳米填料KaolinRC-1550份；防老剂RD4份；防老剂BLE2份；氧化锌3份；硬脂酸1.2份；硫黄1份；促进剂TMTD1.3份；促进剂NOBS2.6份。
传统轨道车辆用橡胶减振产品胶料，其主要原材料组成及质量配比为：天然橡胶50份；丁二烯苯乙烯橡胶50份；炭黑N77420-70份；炭黑N55020-60份；芳烃油5-15份；防老剂RD6-10份；防老剂BLE3-5份；氧化锌3-10份；硬脂酸1-5份；硫黄1-10份；促进剂TMTD1.2-3份；促进剂NOBS0.5-4.5份。
制备方法如实施例1所述
橡胶材料基本性能指标如表6所示。
表6胶料基本性能指标
从表6中数据可以看出，本发明胶料在不降低其它性能的基础上明显的提高了胶料耐老化性能(臭氧老化和热空气老化性能)、疲劳性能，并降低了压缩生热。
轨道车辆用车钩缓冲器橡胶堆是车钩中起缓冲吸能的主要部件，此产品长期承受巨大的冲击力并且更换周期长。因此选用疲劳工况苛刻的车钩缓冲器橡胶堆验证本发明胶料和传统胶料使用疲劳寿命。车钩缓冲器橡胶堆疲劳性能如表7所示。
表7车钩缓冲器橡胶堆疲劳性能
从表7车钩缓冲器橡胶堆疲劳对比试验中可以看出，本发明胶料生产的车钩缓冲器橡胶堆疲劳性能和使用寿命明显好于传统胶料生产的车钩缓冲器橡胶堆。

Claims (10)

1.一种轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，包括有按重量份计的如下组分：天然橡胶50-100份；顺式丁二烯橡胶10-50份；丁二烯苯乙烯橡胶10-50份；炭黑30-100份；液体乙丙橡胶20-45份；纳米填料KaolinRC-1550-150份；防老剂6-10份；活化剂4-14份；硫黄1-6份；促进剂1.5-4份。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，由如下组分按重量份计组成：天然橡胶50-100份；顺式丁二烯橡胶10-50份；丁二烯苯乙烯橡胶10-50份；炭黑30-100份；液体乙丙橡胶20-45份；纳米填料KaolinRC-1550-150份；防老剂6-10份；活化剂4-14份；硫黄1-6份；促进剂1.5-4份。
3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，所述的液体乙丙橡胶的平均分子量是7000。
4.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，所述的液体乙丙橡胶中第三单体含量为10.5%，100℃粘度为177000cps。
5.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，所述的防老剂为防老剂RD和防老剂BLE的混合物，按照重量分数比2比1混合而成。
6.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，所述的促进剂为促进剂TMTD和促进剂NOBS的混合物，按照重量分数比1比2混合而成。
7.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，所述的炭黑为炭黑N550和炭黑N774的混合物，按照重量分数比1比1.5混合而成。
8.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，所述的活性剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，按照重量分数比5比2混合而成。
9.根据权利要求1或2所述的轨道车辆橡胶减震用胶料组合物，其特征在于，由如下组分按重量份计组成：天然橡胶80份；顺式丁二烯橡胶10份；丁二烯苯乙烯橡胶10份；炭黑N55030份；炭黑N774045份；液体乙丙橡胶35份；纳米填料KaolinRC-15120份；防老剂RD5份；防老剂BLE2.5份；氧化锌5份；硬脂酸2份；硫黄4.5份；促进剂TMTD0.8份；促进剂NOBS1.6份。
10.一种制备轨道车辆橡胶减震用胶料组合物的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将密炼机温度升至60-70℃；
步骤2：将天然橡胶、顺式丁二烯橡胶和丁二烯苯乙烯橡胶投入密炼机中，混炼0.5-1分钟；
步骤3：将活性剂、防老剂投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤4：将炭黑投入密炼机中，混炼1分钟；
步骤5：纳米填料KaolinRC-15和液体乙丙橡胶投入密炼机中，混炼2-3.5分钟；
步骤6：当胶料温度升至135℃排胶；
步骤7：在开炼机上加入硫化剂，薄通、下片，辊温50-60℃。
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